Контактная прочность деталей машин.

Работоспособность некоторых деталей машин (фрикционные, зубчатые, червячные и цепные передачи, подшипники качения) определяет контактная прочность, т.е. прочность их рабочих поверхностей, контактирующих под нагрузкой. Разрушение поверхностей происходит из-за действия контактных напряжений в месте контакта двух прижатых друг к другу деталей, см. рис. 3.6.

Контактные напряжения обозначают , индекс Н в честь немецкого ученого Герца (Hertz), который в 1882 г. первым дал решение задачи о напряженном состоянии в зоне контакта (контактная задача).

Если величина контактных напряжений больше допускаемой (), то на поверхности деталей возникают вмятины, борозды, раковины и трещины.

Величина контактных напряжений определяется по формуле Герца, полученной для зоны касания двух цилиндров по общей образующей:

,

где - упругая постоянная материалов соприкасающихся тел, определяемая по формуле:

;

- удельная контактная нагрузка;

- нормальное усилие между цилиндрами;

- длина контактной линии;

- модули упругости материалов контактирующих тел;

- коэффициенты Пуассона материалов контактирующих тел;

- приведенный радиус кривизны;

- приведенный модуль упругости.

Рис. 3.7. Прерывистый отнулевой цикл изменения .

Циклическое действие контактных напряжений является причиной усталостного разрушения сопряженных поверхностей (на поверхностях контакта возникают усталостные микротрещины).

Методы увеличения контактной прочности деталей машин:

- увеличение поверхностной твердости;

- уменьшение шероховатости;

- применение смазки;

- замена растягивающих напряжений сжимающими (постоянные растягивающие напряжения уменьшают сопротивление усталости, а сжимающие затрудняют зарождение и рост усталостных трещин).